KR101235717B1 - 터널공사용 조립식 가설재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널의 시설 한계 기준선의 바깥 부분에만 설치되고 필요에 따라 그 크기와 형태를 자유롭게 조절할 수 있도록 해주는 트러스 구조의 터널공사용 조립식 가설재를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재는 터널 내벽면과 터널의 시설 한계 라인 사이에 위치하도록 설치되고, 복수 개의 바 형상 지지대가 트러스 구조로 설치되며, 상기 바 형상 지지대가 2개 이상 연결되는 부분에는 해당 터널에 맞추어 가설재의 형태를 변경할 수 있도록 길이 내지 각도 조절이 가능한 연결 조인트가 설치된다.

Description

터널공사용 조립식 가설재{ASSEMBLY TYPE TEMPORARY STRUCTURE FOR TUNNEL WORK}

본 발명은 터널공사용 조립식 가설재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 보수공사 시에 차량의 통행을 차단하지 아니하면서 공사를 할 수 있도록 해주는 조립식 가설재에 관한 것이다.

터널은 도로 교통의 중요한 구조물로서 도로의 폭이나 통행 허용 높이 등에 따라 그 크기 및 형상이 매우 다양하게 존재한다. 터널은 안정성을 위하여 건설 후에도 정기 또는 비정기 검진 및 보수공사를 필요로 한다. 예를 들어, 1년 2회의 일상정기 검진, 2년 1회의 정밀점검, 5년 1회의 정밀안전진단과 같은 정기 검진 이외에도 타일부착, 균열보수, 표면보수, 단면복구, 중성화 방지, 재라이닝 등을 위하여 수시로 보수공사가 진행된다.

현재까지는 이러한 정기 또는 비정기 보수공사를 할 때마다 해당 터널의 차량 통행을 차단하고 도로면으로부터 임시 비상 작업대(비계)를 설치하여 공사를 진행하여 왔다. 이 비계를 사용하면 터널 내 차량의 통행을 차단하여야 했으므로 교통 흐름에 큰 지장을 초래하였다. 이러한 이유로 차량 통행이 적은 심야 시간대에만 작업을 하다 보니 작업효율이 떨어지고 공기가 증가하는 문제점도 발생하였다.

또한, 비계를 각 터널의 규격에 맞추어 임시로 설치하다 보니 상이한 크기와 모양을 가진 다른 터널에서 공사를 하는 경우에는 이전 비계를 그대로 재사용하지 못하고 또다시 새로운 비계를 설치하여야 했기 때문에 공사를 위한 준비 작업에 너무 많은 시간이 소요되었다.

이러한 임시 비계의 문제점을 해결하기 위하여 사다리차 형태의 자동 이동식 가설재, 유압식 이동 가설재와 같이 작업자가 탑승하는 부분의 높이를 자동으로 조절할 수 있는 가설재가 사용되고 있으나, 이 또한 터널 내의 도로 면에서부터 가설재가 설치되기 때문에 차량 통행을 불가피하게 차단할 수 밖에 없는 구조를 가지고 있었다. 또한, 이들 자동 이동식 가설재는 작업대 위에 탑승할 수 있는 작업자의 수가 한정되어 있어서 여러 명이 동시에 작업해야 하는 대규모 보수공사에는 적합하지 않는 구조를 가지고 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 터널의 시설 한계 기준선의 바깥 부분에만 설치되고 필요에 따라 그 크기와 형태를 자유롭게 조절할 수 있도록 해주는 트러스 구조의 터널공사용 조립식 가설재를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재는 터널 내벽면과 터널의 시설 한계 라인 사이에 위치하도록 설치되고, 복수 개의 바 형상 지지대가 트러스 구조로 설치되며, 상기 바 형상 지지대가 2개 이상 연결되는 부분에는 해당 터널에 맞추어 가설재의 형태를 변경할 수 있도록 길이 내지 각도 조절이 가능한 연결 조인트가 설치된다.

또한, 상기 바 형상 지지대는 작업자가 동시에 작업할 수 있도록 상기 터널 내벽면을 따라 터널의 일측으로부터 타측까지 연속적으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 바 형상 지지대 중에서 수평 부분에 해당하는 것에는 작업자가 사용할 수 있는 작업용 발판이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 바 형상 지지대는 유압 잭 형태로 구성되어 상기 연결 조인트에 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결 조인트에는 길이 조절이 가능하도록 상기 바 형상 지지대가 나사 결합 형태로 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결 조인트에는 각도 조절이 가능하도록 상기 바 형상 지지대가 볼 결합 형태로 연결되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재에 따르면, 터널공사를 하는 동안 차량의 통행을 차단할 필요가 없어 교통 체증 해소에 크게 기여할 수 있다. 또한, 차량 통행에 관계가 없기 때문에 종래에 심야에만 하던 터널공사를 주간에도 할 수 있게 되어 작업효율 향상 및 공기단축의 효과를 가져올 수 있다.

또한, 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재는 그 길이와 각도 조절이 가능한 트러스 구조로 설치되기 때문에 터널의 구조에 맞추어 그 형태를 자유롭게 변형할 수 있어 재사용이 가능하다.

또한, 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재는 상기 터널 내벽면을 따라 터널의 일측으로부터 타측까지 연속적으로 설치되므로 여러 작업자가 동시에 작업을 할 수 있도록 해준다.

도 1은 일반적인 터널 구조 및 시설 한계 라인을 표시한 도면.
도 2는 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재가 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 터널공사용 조립식 가설재의 평면도.
도 4는 본 발명의 연결 조인트를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 연결 조인트의 여러 형태를 나타낸 도면.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 기술구성을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 일반적인 터널 구조 및 시설 한계 라인을 표시한 도면이다.

터널은 해저, 산악, 도심 등의 장애물을 우회하지 아니하고 이를 관통하여 도로를 건설할 수 있도록 해줌으로써 통행시간을 단축시켜 주는 주요한 토목 구조물이다.

터널공법의 선정은 시공의 안전성, 경제성, 시공의 편이성 등을 종합적으로 검토하여 이루어지며, 도심 지하공간을 관통하는 터널의 개발, 해저터널의 개발, 산악터널의 개발에서 부딪히는 시공상의 어려움을 해결한 몇 가지 터널 공법이 주로 사용되고 있다. 이 중에서 최근에 가장 선호하는 터널 공법으로는 NATM 터널공법, TBM 공법, 침매(沈埋) 공법이 있다.

NATM 터널공법은 현재 대부분의 도심지의 지하철 터널을 비롯한 지하공간 터널 개발에 사용되고 있는 것으로서, 재래식 공법과 비교하여 가장 큰 차이점은 터널 굴착 시 내부를 지지하는 방법에 있다. 즉, 재래식 공법은 터널을 발파 후 내벽을 철재 지보재(Steel Rib)와 콘크리트 라이닝(터널 내벽면을 보호하는 콘크리트 보강 벽체)을 사용하여 터널 내벽을 지지하는 것에 비해 NATM 공법은 지반 자체가 주요한 지보재로서 이용되고 Shotcrete, Rock Bolt, Steel Rib에 의해 지반이 본래 가지고 있는 강도를 유지하거나 보강시켜 준다.

TBM 공법은 정상적인 화약장전에 의한 발파 작업이 불가능한 지역(해저 터널, 지반이 약한 지역)에서 터널 시공시에 이용하는 방법으로서, 영국과 프랑스를 연결하는 유로 터널이 TBM공법을 이용한 대표적인 터널이다.

침매 공법은 터널 형태의 대형 콘크리트 구조물을 해저에 가라앉힌 뒤 이 구조물을 기술적으로 연결하여 터널을 건설하는 방식으로 홍콩의 웨스턴 하버 터널(Western Harbour Tunnel)이 이 방식으로 만들어졌으며, 거가대교의 일부 해저 구간도 침매공법을 적용하여 만들어졌다.

이러한 다양한 공법에 의해 만들어지는 터널은 도로의 폭(2차선, 4차선 등)이나 터널의 내구성을 고려한 형상(반구형, 사각형 등)에 따라 매우 다양한 형태가 존재한다. 도 1에는 이 중에서 가장 흔히 볼 수 있는 반구형 터널의 정면도가 도시되어 있다.

터널의 내벽면에는 환풍기, 간판, 교통 안내판, SOS 표지판, CCTV, 비상 전화기 등의 시설물이 설치될 수 있으나, 터널 시방 기준에 따르면 이들 시설물들이 설치될 수 있는 시설 한계 라인(2)이 존재한다. 이 시설 한계 라인(2)은 통행하는 차량의 높이나 차선의 폭 등을 고려하여 통행의 안정성을 확보하기 위하여 이 라인 안쪽으로는 어떠한 시설물도 설치할 수 없도록 한 것이다.

앞서 설명한 종래의 비계나 자동 이동식 작업대의 경우에는 이 시설 한계 라인(2)의 안쪽에 시설되기 때문에 부득이 차량의 통행을 차단하여야 했던 것이다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 조립식 터널공사용 가설재를 터널 내벽면(1)과 터널의 시설 한계 라인(2) 사이에 위치하도록 설치하는 것을 기본적인 특징으로 한다.

이를 위해 복수 개의 바 형상 지지대(10)가 트러스 구조로 설치되어 전체적으로 반구형 형상을 이루되, 상기 터널 내벽면(1)과 시설 한계 라인(2) 사이 공간에만 위치하도록 설치된다. 본 실시예에서는 반구형 트러스 구조의 가설재가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하고 사각형 트러스 등 터널 내벽면의 형상에 맞추어 다양한 구조가 가능하다 할 것이다. 또한, 바 형상 지지대(10)는 원형의 강관이 주로 사용되나 이외에도 삼각형, 사각형, H 형 단면 구조를 가진 강재를 모두 사용할 수 있다 할 것이다.

여기서, 트러스 구조(Truss structure)라 함은 직선형 구조물을 된 여러 개의 뼈대 재료를 삼각형이나 오각형으로 얽어 짜서 우수한 구조적 안정성을 가지도록 하는 토목 공법 중 하나로서 주로 교량 건설에 많이 사용되고 있다. 본 발명은 이러한 트러스 구조를 가설재 제작에 전용함으로써 시설 한계 라인(2)을 침범하지 아니하고도 터널 내벽면(1) 전체를 커버할 수 있는 가설재 구조물을 제작할 수 있도록 한 것이다.

도 2에는 반구형의 터널 내벽면을 따라 가로 2단으로 구성되고 상,하단 사이에 삼각형으로 얽어 짜여진 트러스 구조가 개시되어 있으나, 단수와 얽임 구조는 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 변형예가 가능함은 물론이다.

또한, 트러스 구조를 구성하는 복수 개의 바 형상 지지대(10)는 작업자가 동시에 작업할 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이 상기 터널 내벽면(1)을 따라 터널의 일측으로부터 타측까지 연속적으로 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해 하나의 가설재 만으로 터널 내측면 전체를 커버할 수 있어 여러 명의 작업자가 하나의 가설재를 이용하여 동시에 작업을 진행할 수 있기 때문에 작업 효율이 크게 향상된다. 물론, 작업 대상의 면적이 한정되어 있는 경우에는 가설재를 그 지점만을 커버하도록 설치할 수도 있다.

또한, 상기 바 형상 지지대(10) 중에서 수평 부분에 해당하는 것에는 작업자가 사용할 수 있는 작업용 발판(30)이 설치되는 것이 바람직하다. 이 작업용 발판(30)은 가설재의 하단부로부터 상단부까지 각각의 수평부분마다 설치되어 작업자의 작업 발판이나 위쪽 지지대로 올라갈 수 있는 계단으로 사용될 수 있도록 해준다.

한편, 본 발명은 상기 바 형상 지지대(10)가 2개 이상 연결되는 부분에는 해당 터널의 형태에 맞추어 가설재의 형태를 변경할 수 있도록 길이 내지 각도 조절이 가능한 연결 조인트(20)가 설치된다. 이와 같이, 가설재의 형태 변경은 바 형상 지지대(10)의 길이 및 상호 연결되는 각도를 조절함으로써 이루어진다. 도 4는 복수 개의 바 형상 지지대(11,12,15)가 연결 조인트(20)와 삼각 형상으로 결합된 연결 구조가 도시되어 있으며, 도 5는 각 연결 구조가 상세히 도시되어 있다.

먼저, 가설재의 길이 조절은 바 형상 지지대(10) 자체의 길이를 조절하거나 연결 조인트(20)와의 연결 부분의 길이를 조절하는 형태로 구성될 수 있다.

전자의 예로서 상기 바 형상 지지대(11)는 유압 잭 형태로 구성되어 상기 연결 조인트(20)에 연결될 수 있다. 유압 잭 형태라 함은 유압의 힘으로 전체 길이를 변경할 수 있도록 구성되어 있다는 것을 의미한다. 따라서 바 형상 지지대(10)의 자체 길이를 조절할 수 있는 것이면 공압 실린더 등 다양한 변형수단이 사용될 수 있다.

후자의 예로서 바 형상 지지대(12)는 상기 연결 조인트(20)에 나사 결합 형태로 연결될 수 있다. 이를 위해 바 형상 지지대(12)의 전단에는 나사산(13)이 형성되고, 원하는 길이만큼 나사 결합된 상태에서 연결 조인트(20)에 고정시킬 수 있도록 별도의 핀(14) 구조가 마련되어 있다.

마지막으로, 상기 바 형상 지지대(15)가 가설재의 각도 조절을 위하여 상기 연결 조인트(20)에 볼 결합 형태로 연결될 수 있다. 이를 위해 연결 조인트(20)에는 볼 결합공(16)이 별도로 형성된다. 이와 같이 볼 결합되는 바 형상 지지대(15)는 360도 회전이 가능하므로 3축 자유도를 가지고 각도를 조절할 수 있다. 필요한 경우에는 1축이 고정되고 2,3축이 360도 회전되도록 구성될 수 있다.

또한, 바 형상 지지대(10)는 길이 및 각도 조절 수단이 양쪽 끝단 모두에 형성된 것일 수도 있고, 한쪽 끝단에만 형성된 것일 수도 있다. 연결 조인트(20) 또한 바 형상 지지대(10)의 결합 갯수 및 사용 위치 등에 따라 2 내지 5개의 연결 구성이 다양한 연결 조합으로 구성될 수 있다. 따라서, 작업자는 해당 터널의 내벽면 형상 및 크기 등을 고려하여 최적 형태의 가설재를 제작하는데 필요한 지지대 및 연결 조인트를 준비하고 이를 운반한 후 현장에서 바로 조립 제작함으로써 본 발명의 가설재를 시설할 수 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

1: 터널 내벽면 2: 시설 한계 라인
10,11,12,15: 바 형상 지지대 20: 연결 조인트
30: 작업용 발판

Claims (6)

1. 터널 내벽면(1)과 터널의 시설 한계 라인(2) 사이에 위치하면서 상기 터널 내벽면(1)의 형상에 대응되는 형태의 트러스 구조를 이루도록 복수 개의 바 형상 지지대(10)가 설치되고,
   상기 바 형상 지지대(10)가 2개 이상 연결되는 부분에는 상기 터널 내벽면의 형상에 맞추어 가설재의 형태를 변경할 수 있도록 상기 바 형상 지지대(10)가 삽입연결되어 길이 내지 각도 조절이 가능한 연결 조인트(20)가 설치되되,
   상기 길이 내지 각도 조절은 상기 바 형상 지지대(10)와 상기 연결 조인트(20)가 연결되는 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 바 형상 지지대(10)는 작업자가 동시에 작업할 수 있도록 상기 터널 내벽면(1)을 따라 터널의 일측으로부터 타측까지 연속적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 바 형상 지지대(10) 중에서 수평 부분에 해당하는 것에는 작업자가 사용할 수 있는 작업용 발판(30)이 설치되되, 상기 작업용 발판(30)은 가설재의 하단부로부터 상단부까지 각각의 수평부분마다 설치되어 계단 형태를 이루고, 상단부에는 상기 복수의 작업용 발판(30)이 수평방향으로 연속 설치되는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 바 형상 지지대(10)는 유압 잭 형태로 구성되어 상기 연결 조인트(20)에 연결되는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결 조인트(20)에는 길이 조절이 가능하도록 상기 바 형상 지지대(10)가 나사 결합 형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결 조인트(20)에는 각도 조절이 가능하도록 상기 바 형상 지지대(10)가 볼 결합 형태로 연결되는 것을 특징으로 하는 터널공사용 조립식 가설재.
   

Images